TW202315854A - 浸沒式冷卻系統中使用低ｇｗｐ流體之浸沒式冷卻方法 - Google Patents
浸沒式冷卻系統中使用低ｇｗｐ流體之浸沒式冷卻方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202315854A TW202315854A TW111137201A TW111137201A TW202315854A TW 202315854 A TW202315854 A TW 202315854A TW 111137201 A TW111137201 A TW 111137201A TW 111137201 A TW111137201 A TW 111137201A TW 202315854 A TW202315854 A TW 202315854A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- working fluid
- fluid
- dielectric
- hfo
- electrical component
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 261
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- LGOQFJQJNHYWHK-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-decafluorohex-3-ene Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=CC(F)(F)C(F)(F)F LGOQFJQJNHYWHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- OPUDNJOIACEIEI-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,4,5,5,5-heptafluoro-4-(trifluoromethyl)pent-2-ene Chemical compound FC(F)(F)C=CC(F)(C(F)(F)F)C(F)(F)F OPUDNJOIACEIEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- -1 (HFO-153-10mczz) Chemical compound 0.000 claims abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 48
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 claims description 6
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- OPUDNJOIACEIEI-OWOJBTEDSA-N (e)-1,1,1,4,5,5,5-heptafluoro-4-(trifluoromethyl)pent-2-ene Chemical compound FC(F)(F)\C=C\C(F)(C(F)(F)F)C(F)(F)F OPUDNJOIACEIEI-OWOJBTEDSA-N 0.000 claims 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 32
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 16
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 206010007559 Cardiac failure congestive Diseases 0.000 description 4
- 238000009563 continuous hemofiltration Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- NLOLSXYRJFEOTA-OWOJBTEDSA-N (e)-1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ene Chemical compound FC(F)(F)\C=C\C(F)(F)F NLOLSXYRJFEOTA-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- CVMVAHSMKGITAV-OWOJBTEDSA-N (e)-1,1,1,4,4,5,5,5-octafluoropent-2-ene Chemical compound FC(F)(F)\C=C\C(F)(F)C(F)(F)F CVMVAHSMKGITAV-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- BRHMFXVXLONVKC-OWOJBTEDSA-N (e)-1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-decafluorohex-2-ene Chemical compound FC(F)(F)\C=C\C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F BRHMFXVXLONVKC-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 1
- ZQDPJFUHLCOCRG-UHFFFAOYSA-N 3-hexene Chemical compound CCC=CCC ZQDPJFUHLCOCRG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/203—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures by immersion
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2029—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant with phase change in electronic enclosures
- H05K7/20318—Condensers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/208—Liquid cooling with phase change
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Transformer Cooling (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
揭示一種浸沒式冷卻單元，其包括一浸沒槽，該浸沒槽界定一內部空腔。一電氣組件定位於該內部空腔中。一介電工作流體部分地填充該內部空腔且至少部分地浸沒該電氣組件。一冷凝線圈，其定位於該介電工作流體上方。該介電工作流體包含1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、或1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者。亦揭示一種冷卻一電氣組件之方法，其包含將一電氣組件部分浸沒於工作流體中；及
使用該工作流體傳遞來自該電氣組件的熱
Description
本發明係關於一種特定的氫氟烯烴，其有效作為用於浸沒式冷卻之介電工作流體。
逐漸增長的公眾意識到來自開採、運輸及使用化石燃料之環境衝擊，正在以法規以及降低大氣中CO2當量輸出的形式激發一種新的環境永續之驅動力。在熱管理方面無論是現存或新的應用，具有低全球暖化潛勢(global warming potential, GWP)及ODP之新工作流體將需要遵守此等新的法規。
此等提出之工作流體的應用機會存在於冷卻電子或電氣熱源，諸如高容量儲能裝置、電力電子裝置（電視、手機、監視器、無人機）電池組熱管理（車用及靜態的）、電子動力總成、IGBT、電腦伺服器系統、電腦晶片、5G網路裝置、顯示器。工作流體提供介質以傳遞熱，或用在被動蒸發冷卻（諸如熱管）中。關於此等流體之相容性使用需考慮之關鍵因素包括介電常數、耗散因素或損耗正切、體積電阻率、介電強度、及不可燃。此等因素提供一封套，其中與帶電系統直接接觸之流體必須以非導電流體存在。分子亦應具有使其不可燃、低GWP、及短大氣存留時間(atmospheric lifetime)（即雙鍵）之結構性質。以下，吾人已識別滿足所有此等要求且滿足此市場所識別之需求的氟烯烴(fluoroolefin, FO)之數種分子及其化學結構。
可採用此解決方案之應用包括高容量儲能裝置、電子裝置、資料中心伺服器、絕緣閘雙極電晶體(insulated-gate bipolar transistor, IGBT)裝置、電信基礎設施、軍用電子設備、電視(TV)、手機、監視器、無人機、汽車電池組、電動車(electric vehicle, EV)之動力總成、電力電子設備、航空電子裝置、電力裝置、及顯示器的冷卻。在一些應用（諸如電池組）中，此工作流體可暫時充當加熱流體，例如在寒冷天氣啟動期間。本發明之技術目標在於提供用於熱管理之新穎專用流體，其具有接近環境及略微升高之沸騰溫度範圍，其中這些產品對環境友善（低GWP及ODP）、不可燃、不導電、且具有低流體黏度。
在一實施例中，提供一浸沒式冷卻單元，其包括一浸沒槽，該浸沒槽界定一內部空腔。一電子或電氣組件經定位於該內部空腔中。一介電工作流體部分地填充該內部空腔，且至少部分地浸沒產熱之該電子裝置或電氣裝置。一冷凝線圈經定位在該介電工作流體上方的空腔內。在另一實施例中，該冷凝線圈置放在該空腔外部，且該介電流體透過管道連接而自該空腔循環流出至一冷凝器，接著經過一泵，並在返回至該空腔之前，流至一可選的液體接收器，以完成迴路。該介電工作流體包含1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者。在另一實施例中，該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
在另一實施例中，提供一種用於冷卻一電氣組件之方法，該電氣組件係選自一電腦伺服器系統或一儲能裝置。該方法包括將該電氣組件至少部分地浸沒於工作流體中；及使用該工作流體傳遞來自該電氣組件的熱；其中該工作流體包含1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。在另一實施例中，該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
在另一實施例中，提供一種使用包含1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者的工作流體置換高GWP工作流體之方法。
本發明之其他特徵及優點將藉由下列更詳細的描述並結合以舉實例方式來說明本發明之原理的隨附圖式而更加顯而易見。
大型電腦伺服器系統可執行大量的工作負載，且在其操作期間產生大量的熱。大部分的熱是由其操作所產生。部分由於所產生的熱量，此等系統一般安裝成具有大的內部冷卻風扇及散熱鰭片的堆疊組態。隨著此等系統之尺寸及密度增加，熱的挑戰甚至更大，且最終超過強制通風系統的能力。
兩相浸沒式冷卻是一種針對高效能冷卻市場而施加至高效能伺服器系統之新興冷卻技術。其仰賴於液態浸沒流體汽化至氣體之過程中所吸收的熱。本申請案中所使用之流體必須符合某些要求才會有效用。舉例來說，流體之沸騰溫度應在30℃至75℃之間的範圍中。一般而言，此範圍方便在足夠冷的溫度下維持伺服器組件，同時允許所產生的熱充分地散逸至外部的散熱器。替代地，可藉由使用封閉系統及升高或降低系統內之壓力以提高或降低給定流體之沸點，來升高或降低該伺服器及該浸沒式冷卻系統之操作溫度。
單相浸沒式冷卻在電腦伺服器之冷卻已歷史悠久。在單相浸沒式冷卻中不存在相變化。取而代之地，液體在循環通過電腦伺服器及/或熱交換器時升溫，然後用一泵循環至一熱交換器以便在返回至該伺服器之前冷卻，從而將熱從該電腦伺服器傳遞出去。用於單相浸沒式冷卻之流體一般具有與兩相浸沒式冷卻相似的要求，除了沸騰溫度一般是高於30至75℃，以減少蒸發損失。
提供一種浸沒式冷卻器，其具有接近環境溫度之操作溫度範圍。舉例來說，相較於未能包括本文中所揭示之特徵中之一或多者的概念，本揭露之實施例提供具有用於熱管理之流體的浸沒式冷卻器，其對環境友善（即具有低全球暖化潛勢(GWP)及低臭氧耗竭潛勢(ODP)）。
亦提供一種浸沒式冷卻之方法，其中該裝置係一產熱組件，該方法包含將該產熱組件至少部分地浸沒於呈液態之該浸沒式冷卻流體中，並使用該浸沒式冷卻流體傳遞來自該產熱組件之熱。此類裝置包括高容量儲能裝置、電氣或電子組件、機械組件、及光學組件。本揭露的裝置之實例包括但不限於微處理器、用以製造半導體裝置的晶圓、電力控制半導體、配電開關裝置、電力電子設備及變壓器、電路板、多晶片模組、經封裝及未經封裝的半導體裝置、雷射、燃料電池、電化學電池、以及儲能裝置，諸如電池組。
在某些實施例中，裝置可包括電子裝置，諸如處理器，包括微處理器。微處理器一般具有約85℃的最大操作溫度，因此在高處理功率的條件下需要有效的熱傳遞，亦即，高排熱速率。在其他實施例中，裝置可包括儲能系統，諸如電池組。當快速充電或放電時，電池組可放出需要被有效移除以避免過熱、內部損壞、對鄰近電池組的熱失控、及潛在火災的大量熱。隨著這些電子及電氣裝置變得更緻密且更強大，每單位時間及體積所產生的熱量跟著增加。因此，熱傳的機構在處理器效能上扮演一個重要的角色。熱傳遞流體一般具有良好的熱傳遞效能、良好的電氣相容性（即使被用在「間接接觸」之應用上，諸如使用冷板者），以及低毒性、低可燃性或不可燃性、及低環境影響。良好的電氣相容性意指熱傳遞流體候選者展現高介電強度、高體積電阻率、低散逸因數、低介電常數、以及對於極性材料的溶解力較弱。此外，熱傳遞流體應展現良好的材料相容性，亦即其不應對構造中的一般材料產生不良的影響。
一般的理解是，全氟化液體，諸如Fluoroinert FC-72及FC-3284可展現極佳的介電性質，諸如：2.0或更小的介電常數、大約為10
15ohm·cm之高體積電阻率、以及高介電強度。然而，此等流體亦一般與高GWP相關，遠超出現今許多工業應用之要求。Fluoroinert FC-72的GWP據報導是＞9000。氫氟醚(HFE)具有較低的GWP值，但仍不令人滿意，且其介電性質一般是比FC-72及FC-3284差。舉例而言，Novec 7100具有297之GWP。因此，對於滿足產業之介電應用而具有低於產業的目前要求（其一般係小於150）之GWP的浸沒式冷卻工作流體仍有需求。在另一實施例中，工作流體之GWP小於100。在另一實施例中，所揭示之組成物的全球暖化潛勢(GWP)不大於50。如本文中所使用，「GWP」係相對於二氧化碳且在100年的時間範圍內所測量，如於「The Scientific Assessment of Ozone Depletion, 2002, a report of the World Meteorological Association’s Global Ozone Research and Monitoring Project」中所定義。
高度期望的是，相較於較高GWP之現存流體（諸如FC-72、FC-3284、Novec-7100、Novec-7000），該新流體具有等同於或更優越的熱傳遞性質，包括電子表面至流體熱阻、臨界熱通量、流體至冷凝器熱阻，使得新流體可在現有的系統中置換現存流體，而在熱效能或機械修改上無重大損失；且在為FC-72、FC-3284、Novec-7100而設計之新系統中，無需顯著機械設計之改變。使用新流體在現有系統中置換現有流體的作法一般稱作「翻新(retrofit)」。
亦期望的是，相較於高GWP流體（諸如FC-72、FC-3284、Novec-7100），該新流體具有類似的正常沸點，使得其可用以置換現有系統中之流體而無需顯著機械或操作上之改變，且在新系統中無需顯著機械設計之改變。
亦高度期望的是，相較於現有流體（諸如諸如FC-72、FC-3284、HFE-7100），該新流體提供該應用所需之至少最小介電性質，或甚至更優越的介電性質，使得其可置換現存系統中的流體，而無需顯著的電氣或機械修改；且在為FC-72、FC-3284、Novec-7100、Novec-7000設計之新系統中，無需顯著的電氣或機械設計之改變。所欲介電性質包括高體積電阻率、低介電常數、高介電強度、及低損耗正切。
在圖1中顯示一浸沒式冷卻單元100的實施例。該浸沒式冷卻系統100包括一浸沒槽110，該浸沒槽界定一內部空腔120。待冷卻的一儲能裝置130可置放於該內部空腔120中。介電工作流體140部分地填充內部空腔120。介電工作流體140至少部分地浸沒儲能裝置130。在一些實施例中，介電工作流體140實質上浸沒儲能裝置130。在一實施例中，介電工作流體140完全地浸沒儲能裝置130。一冷凝線圈150額外地存在於內部空腔120中。冷凝線圈150可在空間上位於介電工作流體140之至少一部分的上方。
在操作期間，由電氣組件130所產生的熱將介電工作流體140加熱，導致介電工作流體140的一部分汽化。介電工作流體140蒸氣接觸介電工作流體140上方的冷凝線圈150，並將熱能傳遞至冷凝線圈150，允許冷凝介電工作流體140沉澱回到下方的液體介電工作流體140中。傳遞至冷凝線圈150的熱能被輸送至浸沒槽110的外部，並經由一熱交換器160釋放至環境中或至一冷凝器。所釋放之熱能亦可被回收，且用於加熱應用或供能量產生，諸如朗肯循環(Rankine cycle)。
浸沒式冷卻器100之介電工作流體經選擇以經歷在浸沒式冷卻器100之操作溫度範圍內由液態至氣態的相變。在一些實施例中，介電工作流體140之組成物包括一或多種氟化化合物。在一些實施例中，介電工作流體140包括一或多種包括氟及氯兩者之化合物。在一些實施例中，操作溫度係至少25℃、至少30℃、至少40℃、至少50℃、至少60℃、小於100℃、小於90℃、小於80℃、小於70℃、小於60℃、及其組合。
在一實施例中，新的低GWP介電流體的正常沸點可與被置換之流體相差在至少10℃內。在另一實施例中，新的低GWP介電流體的正常沸點可相差在6℃內。在又另一實施例中，新的低GWP介電流體的正常沸點可相差在2℃內。
該介電工作流體140亦可經選擇以展現適於與電氣組件直接接觸之介電常數、體積電阻率、介電強度、及損耗正切（散逸因數）。一般而言，展現低介電常數、低損耗正切或散逸因數、高體積電阻率、及大介電強度的材料會為浸沒於其中之儲能裝置或帶電組件130提供增加的電絕緣性，以及降低的信號損失。在一些實施例中，在操作頻率範圍內（其可高達100 GHz），該介電工作流體140之介電常數小於約8。適合的介電工作流體包括在操作頻率範圍內（至多約100 GHz），介電常數小於2.5、或小於2.0、或小於1.9之化合物及混合物。其他實施例包括介電常數大於1.0且小於3.0、或大於1.5且小於2.5之化合物及混合物。
在一實施例中，該新流體之介電常數比該現有流體之介電常數高不多於10%。在另一實施例中，該新流體之介電常數比該現有流體之介電常數高不多於20%。在又一實施例中，即使在高達約60 GHz或高達100 GHz的高頻率下，該新的低GWP流體的介電常數比該現有流體之介電常數高不多於50%。
在一實施例中，該新流體之體積電阻率低於該現有流體(FC-72, FC-3284, Novec 649)之體積電阻率不多於一個數量級。在另一實施例中，該新流體之體積電阻率低於該現有流體之體積電阻率不多於兩個數量級。在又另一實施例中，該新流體之體積電阻率低不多於三個數量級。下表1中概述一些所描述流體之電氣性質。
在另一實施例中，使用新流體觀測到的纜線損失等於在空氣中之纜線損失，也等於使用現有流體之纜線損失。
表1體積電阻率及崩潰電壓
| 商標名 | 式 | 正常沸點(℃) | 介電常數ASTM D924 | 體積電阻率(Ohm-cm) ASTM D1169 | 崩潰電壓ASTM D877（每0.1”間隙之kV數） | GWP |
| 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz) | CF 3CF 2CH=CHCF 2CF 3(E-F22E) | 48.8 | 1.82 | 5.1 x 10 14 | 42.7 | ＜ 20 |
| 1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy) | CF 3CH=CHCF(CF 3) 2(E-F13iE) | 49.5 | 1.84 | 9.2 x 10 12 | 36.7 | ＜20 |
| E-1,1,1,4,4,5,5,5-八氟-2-戊烯(HFO-1438mzz) | CF 3CH=CHCF 2CF 3(E-F12E) | 29.1 | 1.83 | 6.5 x 10 13 | TBD | ＜20 |
| E-1,1,1,4,4,5,5,6,6,6-十氟-2-己烯(HFO-153-10mzz) | CF 3CH=CHCF 2CF 2CF 3(E-F13E) | 49.5 | 2.09 | 6.3 x 10 12 | TBD | ＜20 |
| Novec-649 | 49.0 | 1.80 | 1.8 x 10 12 | ＞40 | 1 | |
| E-1,1,1,4,4,4-六氟-2-丁烯HFO-E-1336mzz | CF 3CH=CHCF 3(E-F11E) | 7.9 | 1.88 | 5.8 x 10 13 | 27.4 | ＜20 |
| FC-72 | 56.0 | 1.80 | 1.0 x 10 15 | ＞40 | ||
| FC-3284 | 50.0 | 1.90 | 1.0 x 10 15 | ＞40 |
自表1中之性質可看出，相較於現有流體Novec 649、FC-72、及FC-3284，HFO之F-22E、F13E、及F13iE具有類似的沸點及類似的介電常數(＜ 2.5)，但具有比FC-72及FC-3284顯著低的GWP，且比Novec 649更高的水解穩定性。
儘管HFO之E-F22E、E-F13iE、及E-F13E各自具有小於2.5之介電常數，但與其他HFO產品相比，E-F22E明顯且出乎意料地具有優異的體積電阻率，且係相當於PFC流體FC-72及FC-3284，表示其將是置換彼等流體而無需更改任何組件之優異候選者。亦可看出E-F22E之崩潰電壓比E-F13iE之崩潰電壓高約15%，且E-F22E之崩潰電壓亦等於現有流體之崩潰電壓。此處的要點是，雖然以上之HFO的介電常數皆＜2.5，其中一項明顯且意想不到的區別是E-F22E與其他HFO產品相比具有優異的崩潰電壓及體積電阻率，且其等同於或優於至少三種已知的現有流體，同時具有類似的正常沸點，較低的GWP（相較於FC系列），及優異的水解穩定性（相較於Novec 649）。
HFO流體及現有流體之介電常數及損耗正切（散逸因數）亦使用Rohde及Schwarz ZVA-67向量網路分析儀來實驗解析。校準套組是Rohde及Schwarz ZN-Z218。已使用2種獨立的測量校準來評估各自流體之五個測試樣本。結果摘錄如下表2：
表2
| 3 GHz | 10 GHz | 28 GHz | 67GHz | |||||
| 介電常數 | 損耗正切 | 介電常數 | 損耗正切 | 介電常數 | 損耗正切 | 介電常數 | 損耗正切 | |
| E-F22E | 1.74 | 7.7x10 4 | 1.74 | 7.8x10 4 | 1.74 | 7.9x10 -4 | 1.74 | 8.0x10 -4 |
| E-F13iE | 1.75 | 7.6x10 3 | 1.75 | 7.6x10 3 | 1.73 | 7.8x10 -3 | 1.72 | 7.9x10 -3 |
| E-F13E | 1.77 | 8.3x10 3 | 1.76 | 8.4x10 3 | 1.75 | 8.5x10 -3 | 1.74 | 8.6x10 -3 |
| Novec 649 | 1.71 | 8.6x10 3 | 1.70 | 8.8x10 3 | 1.69 | 9.0x10 -3 | 1.38 | 9.2x10 -3 |
| FC-72 | 1.66 | 1.2x10 3 | 1.66 | 1.3x10 3 | 1.66 | 1.3x10 -3 | 1.66 | 1.3x10 -3 |
上表中之所有流體在大範圍的頻率下皆具有低的且非常類似的介電常數。然而，發現E-F22E之損耗正切出人意料地比E-F13iE或E-F13E中任一者低約一個量級，這應表示信號完整性（較低的信號損失）之改良結果。E-F22E之損耗正切值亦出人意料地等於或優於現有流體FC-72及Novec649的值，表示其可互換使用。亦應注意的是，在所測試之頻率範圍內，E-F13iE之損耗正切值亦等於或低於（優於）Novec 649。結果如下表3所示：
纜線損失評估是在CST微波工作室中在100Ohm差動對纜線的1吋區段上進行，在高達約70 GHz的頻率下，針對多種流體，使用實驗上判定之介電常數及損耗正切（散逸因數）。每吋纜線之dB損失結果顯示於下表。人員亦可假定2、5、10或20 dB之固定纜線損失來估算並獲得對應最大纜線長度。下表4及表5中係顯示28 GHz及70 GHz下之結果
表3：在不同頻率下之纜線損失（單位：dB/in）
表4：在70GHz下之差動纜線長度（吋）對纜線損失估算（單位：dB）
表5：在28GHz下之差動纜線長度（吋）對纜線損失估算（單位：dB）
| 實際損失（單位：dB/in） | 相較於空氣之損失% | |||||
| 頻率： | 10 GHz | 28 GHz | 70 GHz | 10 GHz | 28 GHz | 70 GHz |
| 空氣 | 0.108 | 0.237 | 0.543 | 0% | 0% | 0% |
| E-F22E | 0.111 | 0.244 | 0.547 | 3% | 3% | 1% |
| E-F13iE | 0.123 | 0.272 | 0.629 | 14% | 15% | 16% |
| E-F13E | 0.124 | 0.275 | 0.638 | 15% | 16% | 17% |
| Novec-649 | 0.111 | 0.242 | 0.548 | 3% | 2% | 1% |
| FC72 | 0.113 | 0.244 | 0.553 | 5% | 3% | 2% |
| 纜線損失估算 | 2 dB | 5 dB | 10 dB | 20 dB |
| 空氣 | 3.7 | 9.2 | 18.4 | 36.8 |
| E-F22E | 3.7 | 9.1 | 18.3 | 36.6 |
| E-F13iE | 3.2 | 7.9 | 15.9 | 31.8 |
| E-F13E | 3.1 | 7.8 | 15.7 | 31.3 |
| Novec-649 | 3.6 | 9.1 | 18.2 | 36.5 |
| FC-72 | 3.6 | 9.0 | 18.1 | 36.2 |
| 纜線損失估算 | 2 dB | 5 dB | 10 dB | 20 dB |
| 空氣 | 8.4 | 21.1 | 42.2 | 84.4 |
| E-F22E | 8.2 | 20.5 | 41.0 | 82.0 |
| E-F13iE | 7.4 | 18.4 | 36.8 | 73.5 |
| E-F13E | 7.3 | 18.2 | 36.4 | 72.7 |
| N-649 | 8.3 | 20.7 | 41.3 | 82.6 |
| FC-72 | 8.2 | 20.5 | 41.0 | 82.0 |
儘管，所有流體（除了空氣之外）具有非常類似的介電常數(＜2.5)，E-F22E之纜線損失意想不到地比其他HFO產品（諸如E-F13iE及E-F13E）低14至17%，類似於現有的Novec-649及FC-72，且亦非常接近習知為纜線而設計之基準空氣介質。
從資料相關之纜線長度可作出相同的結論，其中由於每吋的較低損失，故藉由在相同的估算下能夠使用較長的纜線，人員可清楚地看到E-F22E相較於E-F13iE及E-F13E之非預期優點。
良好的工作流體的另一特徵是其具有高體積電阻率。體積電阻率是一種固有性質，其係度量材料每單位橫截面之每單位長度對電流的阻抗，一般是以ohm·cm或ohm·m之單位表示。較高之體積電阻率意指材料是較佳的電絕緣體。材料之電阻可藉由將體積電阻率乘以長度，再除以材料之截面積來計算。
因此，期待較高的體積電阻率介電流體，因為其導致更高的電阻，且因此較低的漏電流。漏電流例如可導致儲能裝置（諸如電池組）之自身放電。其亦意謂具有不同電壓的電氣組件在給定最小電阻要求下可放置更靠近，可能導致更緊密的總成。在一實施例中，有效工作流體之體積電阻率在25℃下測得是至少1 x 10
12ohm-cm。在另一實施例中，有效工作流體之體積電阻率是至少1 x 10
13ohm·cm。在又另一實施例中，有效工作流體之體積電阻率是至少1 x 10
14ohm·cm。已知水之體積電阻率極低。因此，亦期望具有高體積電阻率之流體，因為在流體中存在水之情況下，其仍將維持適當的實際體積電阻率位準。
在一實施例中，新的低GWP流體之體積電阻率必須高於約1.0x10
13ohm·cm。在另一實施例中，該體積電阻率低於被置換的高GWP流體不多於約一個數量級。在又另一實施例中，該體積電阻率不多於約兩個數量級。
另一重要介電流體性質是介電強度，其定義是在不經受電崩潰且變成導電的情況下，材料每單位長度所能抵抗之最大電場或電壓。其一般是以kV/mm或kV/0.1”間隙（kV/0.1吋間隙）為單位測量。對於一給定距離或「間隙」，材料變成導電的電壓稱作崩潰電壓。較高介電強度材料係有利的，因為其允許兩個導體之間有更高的電壓或允許兩個導體放置得更近，導致可能更緊密的總成。在一實施例中，該介電強度大於約30kV/0.1”間隙。在另一實施例中，該介電強度大於約35kV/0.1”間隙。在又另一實施例中，該介電強度大於約40kV/0.1”間隙。
在一實施例中，該新的低GWP流體之介電強度必須低於被置換之高GWP流體的介電強度不多於約10%。在另一實施例中，該新的低GWP流體之介電強度必須低於該高GWP流體的介電強度不多於約20%。
介電損耗正切，有時稱作散逸因數，由於其在信號衰減或信號損失上的影響，故係另一項在高頻率中尤其重要的介電性質。其係由tan(δ)定義，係電容率(permittivity)的虛數部分與相對實數部分的比率。其亦是電磁場(RF)在經過介電質時其所攜載之能量被該介電質吸收之速率的量度（亦即，其以熱的形式對電磁能之散逸進行量化）。此外，損耗正切高度取決於頻率，且尤其可在1GHz以上的頻率下增加，該等頻率可在諸如資料中心伺服器、5G、及Wi-fi技術之應用中找到。更重要的是，每單位長度的信號損失或衰減（一般以dB/cm測量）隨損耗正切而變動。換言之，對於行進通過介電流體的信號而言，流體的損耗正切越高，每單位長度的信號損失就越高，且因此可行進的距離就越短。因此，非常期望介電流體在高於1GHz到至多約100GHz之頻率下具有低損耗正切值。發明人所發現之流體已顯示在高頻率下具有非常有利的損耗正切值。在一實施例中，在高於1GHz之頻率下，該介電流體之損耗正切值小於5 x 10
-3。在另一實施例中，在高於1GHz之頻率下，該損耗正切值小於1 x 10
-3。在又另一實施例中，在1GHz至67GHz之頻率下，該損耗正切值小於1 x 10
-3。
本發明人亦已發現，所提出之新的低GWP流體相較於被置換之較高GWP流體具有等同且有時較低的損耗正切值，尤其是在高頻率下。
前述高介電強度、低介電常數、低損耗正切、及高體積電阻率等期望之介電性質必須主要地存在於液相，但亦在氣相中。
浸沒式冷卻流體之其他期望特性係關於其不顯著損害，或不顯著地與IT及電腦部件（諸如纜線、導線、密封件、金屬等）以及槽中暴露於介電流體之結構材料起反應的能力。
亦期望此等流體與電子組件的交互作用類似於現有流體，以便最小化部件之置換。
污染物控制措施（諸如過濾系統）可用以移除固體或液體殘餘物，該殘餘物可由結構材料反應或從結構材料萃取化學物質而產生。污染物控制措施亦可用以維持足夠低的酸及水位準。
一般的非可凝結氣體，此氮氣及氧氣，亦可存在於該介電流體中，且可能不利於沸騰及冷凝熱傳遞。因此，具有介電二相流體之系統可配備有一輔助裝置，該輔助裝置至少部分地移除或控制該介電流體中之非可凝結液含量的位準。
工作流體140傳遞熱之能力與介電工作流體140之汽化熱有關。一般而言，介電工作流體140之汽化熱越大，則工作流體140將在汽化期間吸收並將其傳遞至冷凝線圈150以便在凝結期間釋放之能量就越大。
亦期望此等流體是不可燃的或不存在閃點。可使用諸如ASTM D56、D1310、D92、D93、及E681之標準來評定可燃性。
由於這些流體的目標是從儲能裝置移除熱，一項重要的考量是該介電流體之兩相熱傳遞的良好程度。更具體而言，此等流體在池沸騰條件下之熱傳遞的良好程度。池沸騰熱傳遞一般分成不同模式或方案(regime)：
1) 自由對流：在「壁過熱度(wall superheat)」或「過高溫度(excess temperature)」（流體的飽和溫度與壁或表面溫度之間的差異）之較小值下發生
2) 核狀沸騰(nucleate boiling)：發生在氣泡有足夠高的過熱度來形成並從表面分離時，從而顯著提高熱傳遞係數及熱通量。此模式一般係用於熱移除之沸騰操作的較佳方案。成核沸騰區域受限於臨界熱通量(Critical Heat Flux, CHF)，其以kW/m
2為單位。熱傳遞裝置通常係設計成用於在低於CHF之熱通量下操作。臨界熱通量對於各流體係特定的，並且取決於數種熱物理性質。其可透過半經驗模型（諸如，Zuber(1959)提出之模型）以實驗方式測量或估計。具有較高CHF之流體係所欲的，因為針對一給定壁過熱度(wall superheat)而言，其等可在每單位面積上移除更多的熱量。
3) 過渡沸騰(transition boiling)：蒸汽膜開始於表面上形成，且在核狀沸騰與膜沸騰之間存在振盪。該方案不穩定且在操作上係非所欲的。
4) 膜沸騰：在此區域中，壁過熱度非常高，以至於在液體與表面之間形成一蒸氣層(vapor blanket)，進而顯著降低熱傳遞係數。此區域在操作上亦係非所欲的。
此等方案係繪示於圖3中。
表6：在海平面大氣壓力(101.325 kPa)下所計算之工作流體的臨界熱通量
| 工作流體 | 臨界熱通量(kW/m 2) |
| HFO-153-10mczz | 170 |
| HFO-153-10mzzy | 178 |
| Novec 649 | 待填加 |
| 3M Novec™ 7000 | 202 |
| 3M Novec™ 7100 | 193 |
| 3M Novec™ 7200 | 179 |
| FC-72 | 154 |
表6顯示所提出之HFO具有相當於或有時比傳統流體更高的CHF。該等CHF係使用Zuber (1958)提出之在海平面大氣壓力(101.325kPa)下的相關性來獲得，同時透過REFPROP 10來判定熱物理性質。沸騰熱傳遞的另一態樣是該核狀沸騰區域中的熱傳遞係數。其係以移除的熱（例如以「瓦特」為單位）、每單位的面積（例如以「cm
2」為單位）、在表面與主體流體之間每單位的溫差（例如以「Kelvin」為單位）來測量。
在一實施例中，高度期待的是，該新的低GWP流體比其所置換之較高GWP流體提供等同或較高的臨界熱通量。在另一實施例中，該新的低GWP流體應提供不小於90%的臨界熱通量。在又一實施例中，該新的低GWP流體應提供之臨界熱通量不小於高GWP流體所提供之80%，使得在現有浸沒式冷卻系統中的最大熱通量散逸無顯著變化，或經設計用於較高GWP流體的浸沒式冷卻系統無主要設計變化。
期待較高的沸騰熱傳係數，因為其導致較低的整體熱阻或冷卻後之電氣組件的較低溫度。該沸騰熱傳遞係數及該電氣組件至流體之熱阻可使用增加成核位點之數目的表面增強來改善。
該電氣組件至流體之熱阻可由沸騰熱傳遞係數與該電子/電氣組件的熱傳遞區域之間的乘積之倒數來判定。
在一實施例中，相較於現有高GWP流體，該新流體之電氣組件至流體的熱阻必須較低或等同。在另一實施例中，該新流體之電氣組件至流體的熱阻必須比現有高GWP流體的熱阻高不多於10%。在又另一實施例中，該新流體之電氣組件至流體的熱阻必須比現有高GWP流體的熱組高不多於20%，使得現有電子裝置的溫度無顯著增加，或者無需在用於高GWP流體的系統設計中實施顯著機械改變。
在兩相浸沒式冷卻系統中使用之流體的另一重要態樣是其凝結熱傳遞係數。期待較高的凝結熱傳遞，因為其導致蒸氣至冷凝器表面的熱阻降低，或該凝結蒸氣與移除熱之冷卻劑之間的溫度差較低。凝結熱傳遞亦可用表面增強來改善。
該蒸氣至冷凝器表面之熱阻可由凝結熱傳遞係數與該冷凝器的熱傳遞區域之間的乘積之倒數來判定。
在一個實施例中，相較於現有高GWP流體，該新流體之蒸氣至冷凝器的熱阻必須較低或等同。在另一實施例中，相較於現有高GWP流體，該新流體之蒸氣至冷凝器的熱阻必須高不多於10%。在又另一實施例中，相較於現有的高GWP流體，新流體之蒸氣至冷凝器的熱阻必須高不多於20%，因此冷凝器效能無顯著下降，或者在針對高GWP流體所設計的冷凝器中無需實施顯著的機械變化，例如增加熱傳遞區域。
期待較高的沸騰熱傳遞係數與凝結熱傳係數兩者之結合，因為其降低該冷卻劑與該電子或電氣設備之間的整體熱阻，並降低兩者之間的溫差。較佳的熱傳遞係數得到較佳的熱移除，例如其可允許浸沒在介電液體中的電池組更快速地充電，而不會導致潛在的熱失控。
熱傳遞係數可使用由實驗方式所判定之熱傳遞相關性結合由實驗方式所判定之熱物理性質而以實驗方式測量或計算。
表7；熱傳遞係數及溫差
在海平面大氣壓下
| 電子表面至流體的熱阻 | 蒸氣至冷凝器表面的熱阻 | |
| K/W | K/kW | |
| HFO-153-10mczz | 0.59 | 3.4 |
| HFO-153-10mzzy | 0.55 | 3.5 |
| Novec 7000 | 0.50 | 3.1 |
| Novec 7100 | 0.56 | 3.2 |
| Novec 7200 | 0.55 | 3.4 |
| FC-72 | 0.59 | 3.6 |
| FC-3284 | 0.57 | - |
在表7中，該電子表面至流體的熱阻係藉由該池沸騰熱傳遞係數與4cm
2之電子表面熱傳遞面積之間的乘積之倒數來判定。池沸騰熱傳遞係數係使用Cooper (1984)提出之針對在海平面大氣壓力下之核狀沸騰的相關性來獲得，其中粗糙度為1微米且熱通量為100kW/m
2。該蒸氣至冷凝器表面的熱阻係由該冷凝熱傳遞係數與0.2m
2之冷凝器表面積的乘積之倒數來判定。冷凝熱傳遞係數係使用Dhir及Lihenard (1971)提出之針對在海平面大氣壓力下之管束的外部冷凝的相關性以及在主體流體與冷凝器表面之間為8K的溫差來獲得。
表7顯示所主張之介電流體具有與傳統高GWP流體等同的熱傳遞係數及溫差。
資料中心之電力使用或效率可由電力使用效率(Power Utilization Effectiveness, PUE)來量化。PUE愈低或愈接近1.0，則用於將一給定量之熱從資料中心移除的能量愈低。高度所欲的是，具有介電流體之浸沒槽導致在接近1.0之PUE值下操作。浸沒式冷卻槽之PUE可藉由測量由浸沒式電子設備所逸散之總能量及由該槽所消耗之能量而獲得。由於介電、熱力學、及熱傳遞性質相當，故所提出之流體亦可在通常稱為「翻新(retrofit)」的實務中用於置換現有設備中舊有的高GWP流體。當只有置換一部分的現有流體時，翻新會係部分的，或者當將整個流體置換成新的低GWP流體時，翻新會係完全的。
在圖2中顯示一浸沒式冷卻單元200的實施例。浸沒式冷卻系統200包括一浸沒槽210，浸沒槽界定一內部空腔220。待冷卻的一儲能裝置230可置放於內部空腔220中。介電工作流體240部分地填充內部空腔220。介電工作流體240至少部分地浸沒儲能裝置230。在一些實施例中，介電工作流體240實質上浸沒儲能裝置230。在一實施例中，介電工作流體240完全地浸沒儲能裝置230。一冷卻單元250經定位於浸沒槽210之外部。冷卻單元250流體地連接至浸沒槽210。冷卻單元250經組態以流體地接收來自浸沒槽210之介電工作流體240的至少一部分。冷卻單元250進一步經組態以從介電工作流體240提取熱，從而降低介電工作流體240之溫度。在一實施例中，冷卻單元250包括一熱交換器。在一實施例中，傳遞至冷卻單元250的熱被釋放至環境中。冷卻單元250進一步經組態以使冷卻的介電工作流體240返回至浸沒式冷卻槽210。在一些實施例中，可提供一動力至介電工作流體240。在一實施例中，可由一或多個循環泵260提供該動力。在一個實施例中，可由對流提供動力。
浸沒式冷卻器200之介電工作流體經選擇以在浸沒式冷卻器200之操作溫度範圍內呈液態。在一些實施例中，介電工作流體240之組成物包括一或多種氟化化合物。在一些實施例中，介電工作流體240包括一或多種包括氟及氯兩者之化合物。在一些實施例中，該操作溫度係至少25℃、至少30℃、至少40℃、至少50℃、至少60℃、小於100℃、小於90℃、小於80℃、小於70℃、及其組合。
由於介電、熱力學、及熱傳遞性質相當，故所提出之流體亦可在通常稱為「翻新(retrofit)」的實務中用於置換現有設備中舊有的高GWP流體。
從實務觀點，在系統的啟動及操作期間，液態水被推升至該裝置之頂部空間中。在冷卻系統中（特別是在頂部空間中），水的存在係非所欲的。其可能會促使該系統之頂部空間中之金屬元件腐蝕。其可能會促使該系統之頂部空間中之金屬元件腐蝕。有水存在於該介電流體中可能對其介電性質有害，因為水具有顯著較低的電阻率（蒸餾水是5x10
5ohm·cm）。
雖然已參照一或多個實施例描述本發明，但所屬技術領域中具有通常知識者將理解，可進行各種改變，且元件可在不脫離本發明之範圍的情況下置換成其等效物。此外，可進行許多修改以將特定情況或材料調適至本發明之教示而不脫離其基本範圍。因此，本發明意欲不限於作為設想實施本發明的最佳模式所揭示之特定實施例，而是本發明將包括落入隨附申請專利範圍之範圍內的所有實施例。此外，在詳細說明中識別的所有數值均應解讀為已明確識別之精確值及近似值兩者。
實例
1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯之樣本係如美國專利第8,222,195號中所描述來製備。在蒸餾之後，介電常數係根據ASTM D924在25℃及1KHz下測量。體積電阻率係根據ASTM D1169在25℃及500VDC下測量。介電強度係根據ASTM D877量測。介電常數、介電強度、及體積電阻率係針對液相來判定。結果摘錄如下表8：可看出，HFO-153-10mczz及HFO-153-10mzzy具有優越的介電性質；比Novec 7000、7100、及7200高的體積電阻率、高的介電強度、及低的介電常數。HFO-153-10mczz及HFO-153-10mzzy之混合物亦具有比Novec 7000、7100、及7200優越的體積電阻率及介電常數。相較於顯著較高GWP流體（諸如FC-3284、FC-72、及HT-55），其亦具有等同的體積電阻率、介電強度、及介電常數。
表8：工作流體性質
其他實施例
1.一種浸沒式冷卻單元，其包含：
一浸沒槽，其界定一內部空腔；
i)一電氣組件，其在該內部空腔中；
ii)一介電工作流體，其部分地填充該內部空腔；
iii)一冷凝線圈，其定位在該電氣組件上方的該內部空腔中；
其中該介電工作流體至少部分地浸沒該電氣組件；及
其中該介電工作流體包含下列中之至少一者：
1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)，及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。
2.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
3.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯所組成。
4.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該介電工作流體之體積電阻率係至少約1 x 10
13Ω-cm。
5.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該介電工作流體之體積電阻率係至少1 x 10
14Ω-cm。
6.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該操作溫度範圍係在40℃與65℃之間。
7.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該操作溫度範圍係在45℃與55℃之間。
8.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中在3GHz至67GHz的頻率下，該介電工作流體之損耗正切值小於1.0 x 10
-3。
9.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該介電工作流體具有小於50之一全球暖化潛勢(GWP)。
10.如實施例1之浸沒式冷卻單元，其中該電氣組件係選自由以下所組成之群組：高容量儲能裝置、電子裝置-資料中心伺服器、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)裝置、電信基礎設施、軍用電子設備、電視(TV)、手機、監視器、無人機、汽車電池組、電動車輛(EV)之動力總成、電力電子設備、航空電子裝置、電力裝置、及顯示器。
11.一種用於冷卻一電氣組件之方法，其包含：
將一電氣組件至少部分地浸入一工作流體中；及
使用該工作流體傳遞來自該電氣組件之熱；
其中該工作流體包含下列中之至少一者：
1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)，及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。
12.如實施例11之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
13.如實施例11之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)所組成。
14.如實施例11之方法，其中該熱傳遞係透過將該工作流體從待冷卻之該電器組件泵送至一遠端散熱器而發生。
15.如實施例11之方法，其中該熱傳遞係透過與待冷卻之該電氣組件接觸之該工作流體的汽化並透過與一散熱器接觸來凝結該工作流體蒸氣而發生。
16.如實施例11之方法，其中該工作流體具有小於50之一全球暖化潛勢。
17.如實施例11之方法，其中該工作流體具有約1 x 10
13Ω-cm之一體積電阻率。
18.如實施例11之方法，其中在3GHz至67GHz的頻率下，該介電工作流體具有小於1.0 x 10
-3之一損耗正切值。
19.如實施例11之方法，其中該電氣組件係選自由以下所組成之群組：高容量儲能裝置、電子裝置、資料中心伺服器、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)裝置、電信基礎設施、軍用電子設備、電視(TV)、手機、監視器、無人機、汽車電池組、電動車輛(EV)之動力總成、電力電子設備、航空電子裝置、電力裝置、及顯示器。
20.一種在一浸沒式冷卻系統中置換一高GWP工作流體的方法，其包含：
對使用一高GWP工作流體而設計之一浸沒式冷卻系統填充一組成物，該組成物包含下列中之至少一者：1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy。
21.如實施例20之方法，其中該電氣組件之外表面至該置換流體的熱阻低於或等同於該高GWP工作流體，
22.如實施例20之方法，其中該電氣組件之外表面至該置換流體之流體熱阻之熱阻比該高GWP工作流體之熱阻高不多於20%。
23.如實施例20之方法，其中該電氣組件之外表面至該置換流體的熱阻比該高GWP工作流體的熱阻高不多於10%。
24.如實施例20之方法，其中在3GHz至67GHz的頻率下，該置換流體具有小於1.0 x 10
-3之損耗正切值。
25.如實施例20之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)所組成。
| 工作流體 | 體積電阻率(Ohm-cm) ASTM D1169 | 在760 mm Hg下之沸點℃ | 介電常數ASTM D924 | 介電強度（單位：kV/0.1”間隙）ASTM D877 | GWP (AR-4) | GWP (AR-5) |
| HFO-153-10mczz | 5.1 x 10 14 | 48.8 | 1.82 | 42.7 | NA | ＜ 20 |
| HFO-153-10mzzy | 9.2 x 10 12 | 49.5 | 1.84 | 36.7 | NA | ＜ 20 |
| Novec™ 7000 | 1.0 x 10 8 | 34 | 7.4 | ＞25 | 420 | 530 |
| Novec™ 7100 | 1.0 x 10 8 | 61 | 7.4 | ＞25 | 297 | 420 |
| Novec™ 7200 | 1.0 x 10 8 | 76 | 7.3 | ＞25 | 59 | 57 |
| FC-3284 | 1.0 x 10 15 | 50 | 1.9 | 40 | 9500 | |
| FC-72 | 1.0 x 10 15 | 56 | 1.8 | 38 | 9300 | 7910 |
| HT-55 | 1.0 x 10 15 | 55 | 1.86 | 40 | 10300 | 9700 |
100:浸沒式冷卻單元
110:浸沒槽
120:內部空室
130:儲能裝置；電氣組件；帶電組件
140:介電工作流體
150:冷凝線圈
160:熱交換器
200:浸沒式冷卻單元
210:浸沒槽；浸沒式冷卻槽
220:內部空腔
230:儲能裝置
240:介電工作流體
250:冷卻單元
260:循環泵
［圖1］係根據一實施例之浸沒單元的透視圖。
［圖2］係根據一實施例之浸沒單元的透視圖。
［圖3］係一池沸騰曲線。
盡可能地，整份圖式中將使用相同的參考數字來表示相同部件。
100:浸沒式冷卻單元
110:浸沒槽
120:內部空室
130:儲能裝置；電氣組件；帶電組件
140:介電工作流體
150:冷凝線圈
160:熱交換器
Claims (20)
- 一種浸沒式冷卻單元，其包含： 一浸沒槽，其界定一內部空腔； i) 一電氣組件，其在該內部空腔中； ii) 一介電工作流體，其部分地填充該內部空腔； iii) 一冷凝線圈，其定位在該電氣組件上方的該內部空腔中； 其中該介電工作流體至少部分地浸沒該電氣組件；及 其中該介電工作流體包括下列中之至少一者： E-1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、及E-1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該工作流體基本上由E-1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)、及E-1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該工作流體基本上由E-1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯所組成。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該介電工作流體之電阻率係至少約1 × 10 13Ω-cm。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該介電工作流體之電阻率係至少約1 × 10 14Ω-cm。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該操作溫度範圍係在40℃與65℃之間。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該操作溫度範圍係在45℃與55℃之間。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中在3GHz至67GHz的頻率下，該介電工作流體具有小於1.0 × 10 -3之損耗正切值。
- 如請求項1之浸沒式冷卻單元，其中該電氣組件係選自由以下所組成之群組：高容量儲能裝置、電子裝置、資料中心伺服器、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)裝置、電信基礎設施、軍用電子設備、電視(TV)、手機、監視器、無人機、汽車電池組、電動車輛(EV)之動力總成、電力電子設備、航空電子裝置、電力裝置、及顯示器。
- 一種用於冷卻一電氣組件之方法，其包含： 將一電氣組件至少部分地浸入一工作流體中；及 使用該工作流體傳遞來自該電氣組件之熱； 其中該工作流體包含下列中之至少一者： 1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)，及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。
- 如請求項10之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)、及1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯(HFO-153-10mzzy)中之至少一者所組成。
- 如請求項10之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)所組成。
- 如請求項10之方法，其中該熱傳遞係透過與待冷卻之電氣組件接觸之該工作流體的汽化並透過與一散熱器接觸來凝結該工作流體蒸氣而發生。
- 如請求項10之方法，其中該工作流體具有約1 × 10 13Ω-cm之一體積電阻率。
- 如請求項10之方法，其中該電氣組件係選自由以下所組成之群組：高容量儲能裝置、電子裝置-資料中心伺服器、絕緣閘雙極電晶體(IGBT)裝置、電信基礎設施、軍用電子設備、電視(TV)、手機、監視器、無人機、汽車電池組、電動車輛(EV)之動力總成、電力電子設備、航空電子裝置、電力裝置、及顯示器。
- 一種在一浸沒式冷卻系統中置換一高GWP介電流體的方法，其包含： 對使用一高GWP工作流體而設計之一浸沒式冷卻系統填充一組成物，該組成物包含下列中之至少一者：1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯，(HFO-153-10mczz)、1,1,1,4,5,5,5-七氟-4-三氟甲基-2-戊烯，(HFO-153-10mzzy)。
- 如請求項16之方法，其中該置換流體之電氣組件至流體的熱阻低於或等於該全氟化工作流體或高GWP流體。
- 如請求項16之方法，其中該置換流體之電氣組件至流體的熱阻比該全氟化工作流體或高GWP流體之電氣組件至流體的熱阻高不多於20%。
- 如請求項16之方法，其中該置換流體之電氣組件至流體的熱阻比該全氟化工作流體或高GWP流體之電氣組件至流體的熱阻高不多於10%。
- 如請求項16之方法，其中該工作流體基本上由1,1,1,2,2,5,5,6,6,6-十氟-3-己烯(HFO-153-10mczz)所組成。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163254863P | 2021-10-12 | 2021-10-12 | |
| US63/254,863 | 2021-10-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202315854A true TW202315854A (zh) | 2023-04-16 |
Family
ID=84245787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111137201A TW202315854A (zh) | 2021-10-12 | 2022-09-30 | 浸沒式冷卻系統中使用低ｇｗｐ流體之浸沒式冷卻方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US11765859B2 (zh) |
| KR (1) | KR20240074858A (zh) |
| CN (1) | CN118077320A (zh) |
| CA (1) | CA3234056A1 (zh) |
| IL (1) | IL311944A (zh) |
| TW (1) | TW202315854A (zh) |
| WO (1) | WO2023064123A1 (zh) |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2015202652B2 (en) | 2005-11-01 | 2016-11-24 | The Chemours Company Fc, Llc. | Compositions comprising fluoroolefins and uses thereof |
| US20070203045A1 (en) | 2006-02-28 | 2007-08-30 | Schweitzer Melodie A | Azeotropic compositions comprising fluorinated compounds for cleaning applications |
| US9328964B2 (en) * | 2013-02-01 | 2016-05-03 | Dell Products, L.P. | Partitioned, rotating condenser units to enable servicing of submerged it equipment positioned beneath a vapor condenser without interrupting a vaporization-condensation cycling of the remaining immersion cooling system |
| US9144179B2 (en) * | 2013-02-01 | 2015-09-22 | Dell Products, L.P. | System and method for powering multiple electronic devices operating within an immersion cooling vessel |
| US9049800B2 (en) * | 2013-02-01 | 2015-06-02 | Dell Products L.P. | Immersion server, immersion server drawer, and rack-mountable immersion server drawer-based cabinet |
| TW201829721A (zh) * | 2013-06-04 | 2018-08-16 | 美商杜邦股份有限公司 | 烷基全氟烯醚及其混合物於高溫熱泵的應用 |
| EP3601470B1 (en) | 2017-03-21 | 2024-04-24 | 3M Innovative Properties Company | A method for selectively making hfp-trimer |
| EP3634931A4 (en) * | 2017-06-07 | 2020-12-23 | 3M Innovative Properties Company | FLUIDS FOR IMMERSION COOLING |
| JP2022514029A (ja) | 2018-12-21 | 2022-02-09 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | １，２，２－トリフルオロ－１－トリフルオロメチルシクロブタン（ｔｆｍｃｂ）の共沸性又は共沸様組成物及びそれらの用途 |
| JP2022524002A (ja) * | 2019-03-04 | 2022-04-27 | ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー | Ｒ－１２２５ｙｅ（Ｅ）、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、Ｒ－３２、Ｒ－１２５、及びＣＯ２を含む熱伝達組成物 |
| US12004321B2 (en) * | 2019-06-18 | 2024-06-04 | 3M Innovative Properties Company | Rack-mountable immersion cooling system |
| US20220388929A1 (en) * | 2019-12-09 | 2022-12-08 | The Chemours Company Fc, Llc | Catalysed synthesis of fluorinated alkenes and fluorinated alkene compositions |
| US20220187023A1 (en) * | 2020-12-14 | 2022-06-16 | Aavid Thermalloy, Llc | Shrouded powder patch |
| US11477914B2 (en) * | 2021-01-14 | 2022-10-18 | Quanta Computer Inc. | Immersion liquid cooling tank assembly |
| US11839053B2 (en) * | 2021-03-26 | 2023-12-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Fluid collecting apparatus, cooling system and method of operating the same |
| CN115209675A (zh) * | 2021-04-14 | 2022-10-18 | 台达电子工业股份有限公司 | 沉浸式冷却系统 |
| US11729948B2 (en) * | 2021-05-13 | 2023-08-15 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Immersion cooling system that enables increased heat flux at heat-generating components of computing devices |
| US11778791B2 (en) * | 2021-06-15 | 2023-10-03 | Baidu Usa Llc | Two phase containment system for servers |
| US12004328B2 (en) * | 2021-06-17 | 2024-06-04 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Systems and methods for immersion-cooled datacenters |
-
2022
- 2022-09-29 US US17/956,312 patent/US11765859B2/en active Active
- 2022-09-30 KR KR1020247015124A patent/KR20240074858A/ko unknown
- 2022-09-30 CA CA3234056A patent/CA3234056A1/en active Pending
- 2022-09-30 WO PCT/US2022/045378 patent/WO2023064123A1/en active Application Filing
- 2022-09-30 IL IL311944A patent/IL311944A/en unknown
- 2022-09-30 CN CN202280067875.6A patent/CN118077320A/zh active Pending
- 2022-09-30 TW TW111137201A patent/TW202315854A/zh unknown
-
2023
- 2023-08-30 US US18/240,051 patent/US20230422436A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3234056A1 (en) | 2023-04-20 |
| KR20240074858A (ko) | 2024-05-28 |
| US20230422436A1 (en) | 2023-12-28 |
| IL311944A (en) | 2024-06-01 |
| WO2023064123A1 (en) | 2023-04-20 |
| US11765859B2 (en) | 2023-09-19 |
| US20230112841A1 (en) | 2023-04-13 |
| CN118077320A (zh) | 2024-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210292628A1 (en) | Dielectric Thermal Management Fluids and Methods for Using Them | |
| US20220228047A1 (en) | Dielectric Thermal Management Fluids and Methods for Using Them | |
| US11964549B2 (en) | Multiple cooling circuit systems and methods for using them | |
| TW202315854A (zh) | 浸沒式冷卻系統中使用低ｇｗｐ流體之浸沒式冷卻方法 | |
| US20220235255A1 (en) | Fluorine substituted unsymmetrical ethers, and compositions, methods and uses including same | |
| CN113773812B (zh) | 一种包含杂环促进剂的组合物、及其用于液冷剂的用途以及浸没式液冷系统 | |
| TW202315853A (zh) | 浸沒式冷卻介電工作流體 | |
| WO2022030464A1 (ja) | 液浸冷却装置、ヒートパイプ、およびコールドプレート | |
| TW202212309A (zh) | 組成物 | |
| CN115260019B (zh) | 一种高支化全氟酮及其在热传导工作中的应用 | |
| CN116731689B (zh) | 电子元器件的基于硅油的浸没式冷却液 | |
| US20230051363A1 (en) | Thermal regulation for electrical devices | |
| CN117946621A (zh) | 三元共沸组合物和类共沸物组合物以及它们的用途 | |
| CN113969144B (zh) | 一种组合物及其用于液冷剂的用途以及液冷系统 | |
| WO2024081394A1 (en) | Compositions comprising fluorine substituted ethers and methods and uses including same | |
| TW202305543A (zh) | 流體浸沒式冷卻系統及冷卻電子系統的方法 | |
| CN118251475A (zh) | 全氟庚烯和氟代醚的共沸和类共沸组合物及其用途 | |
| US20230323180A1 (en) | Heat exchange method using fluorinated vinylethers having a low gwp | |
| CN116806250A (zh) | 氟取代的不对称醚以及包含其的组合物、方法和用途 | |
| CN116802953A (zh) | 用于浸入式冷却的汇流排总成 |